設計・設置・運用・保守・保証まで対応する
高性能高密度サーバーのための水冷ソリューション
東亜電気工業様が提供されているサーバー製品のための水冷ソリューションと、テックウインドが提供する水冷対応のインテル社の高密度実装が可能なラックマウント型サーバーをご紹介します。
昨今のデータセンターやサーバールームが抱える問題
近年AIやクラウドサービスや動画配信、IoT等の新しいIT技術を用いた企業活動が増えております。このため社会全体での情報量（IPトラフィック）は、2030年には現在（2022年時点）の30倍以上、2050年には4000倍に達すると予想されております。
これに伴い必要となる膨大なコンピューティング・リソースの確保のため、サーバーの増強やデータセンターの建設、サーバールームの構築が日々進められています。
ただ、現状のデータセンターにはいくつかの課題が存在しています。
データセンターの課題
① 増大する消費電力と発熱量への対処
近年のCPUとGPUの処理能力向上に伴う、サーバー本体と空調設備、それらの運転時間が消費電力と発熱量の増大の原因になっています。消費する電力量はオフィスの20倍以上にもなります。
② ラック配置計画の複雑化
最適な温度環境を確保するため、気流解析等の検討が必要になります。最新のIT機器が要求するホットアイル／コールドアイルをベースとしたラックの配置は、IT環境を構築する上で大きな制約になっています。
③ 需要増による設置スペースの確保
IT依存度の上昇によりサーバールーム、データセンターの床面積が増加しています。日本は都市型データセンターが主流なので地価が高く、それに伴ってスペース費用も高くなります。
水冷サーバーという選択肢！
これらの課題に対して、私たちは水冷サーバーという選択肢をご提案いたします。
水冷サーバーとは、CPUやGPU等のサーバー筐体内にあるパーツに対してコールド・プレートを取り付け、各パーツが発する排熱をコールド・プレート内に流れる冷却水を利用して冷却することができる製品です。
その際に温められた冷却水はサーバーに接続されたパイプを使って送られ、用意された専用の装置で元の温度に冷却されます。そして再びサーバーへ循環させることで連続した冷却システムとして動作します。
これにより得られる冷却性能は、従来の空冷より高い性能を発揮することができ、またその高い冷却性能から、より高密度実装なサーバー構成を運用することが可能になります。
データセンターの課題を水冷で解決
① 消費電力を抑え、効率良く冷却できる
空冷での実装と比較して、サーバー筐体内のファンだけでなく、サーバールーム内の室内空調のための装置等を削減することができるため、サーバールームやデータセンター全体での消費電力を抑えることができます。また発生した熱量は、空冷と比較して水冷はより効率よく冷却することができます。
② 管理や運用がしやすくなる
熱量の移動はパイプを使った冷却水での移動となるので、室内の空調を使用した手段より管理・運用が明確にしやすい。
③ 設置面積や容量を削減できる
水冷サーバーの採用により、より高密度実装なサーバーを選択することができ、システムとしての処理性能当たりの設置面積や容量を大きく削減することができます。
それらを実現するトータル水冷ソリューション
水冷サーバーの導入に当たっては、サーバーから送り出されてくる冷却水が流れる配管の用意や、冷却のための装置の設置等、いろいろと準備や作業が必要になります。
今回ご紹介する東亜電気工業様から提供される水冷ソリューションは、
- 冷却製品販売（空冷、水冷放熱器、冷却装置）
- システム設計、製品設計（試作～量産までの品質・工程管理）
- 工場監査対応
- 設置からシステム稼動までのサポート
- 運用トレーニング
- 保守・メンテナンス、オンサイトサービス
- 障害発生時の現地訪問、修理
- サービスパーツの管理
というように、水冷サーバー製品への採用に伴う、設計・設置・運用・保守・保証といった検討初期からアフターサポートまでの全ての項目に対応することができる体制を整えており、お客様のご要求に沿った最適なトータル水冷ソリューションのご提案が可能です。
水冷サーバーの基本的なシステム構成について
水冷サーバーのソリューションとして、基本的なシステム構成は下記のものが主流です。
各部位の説明
① クーリングプレート搭載サーバー
CPUクーラーやメモリー等のパーツを冷却するための部品が取り付けられた水冷化対応のサーバー。
② ラック搭載側マニフォールド（分岐ヘッダー）
CDUから送水される冷水をラック内に搭載されている各水冷サーバーへ分配する為の分岐配管のこと。
③ 二次側水温調整用熱交換装置（CDU: Cooling Distribution Unit）
ラック内を流れるサーバーの排熱を処理した後の冷却水をCDU内の熱交換機でチラーから供給される冷水と熱交換をおこない、結露しない一定の温度で再度サーバーに送水する装置のこと。
④ 二次側供給用冷却水（例：不凍液、冷却水）
二次側冷却水（サーバーからCDUまでを流れる冷却水）
⑤ 一次側（建屋側）チラー冷水
温められた冷却水を冷却するための装置（チラー）
サーバーを冷却するために必要な性能の違いによって、サーバー以降につながる装置、例えばCDUやチラーのサイズが変わってきます。小さいものであればラックサイズに収まるものから、ラック全体がCDUとなるようなものまで幅広く用意がございます。
CDUの製品紹介
ここからは、東亜電気工業様が取り扱う水冷製品のCDU(Cooling Distribution Unit)であるそれぞれ冷却性能とサイズが異なる3機種「FS400」、「FS1350」、「RM100」についてご案内いたします。
CDUはサーバーから送られてきた熱処理後の冷却水(ニ次側冷却水)を結露しない一定の温度に熱交換をおこない再度、二次側冷却水としてサーバーに冷却水を送水する機能を有する製品であり、その熱交換量は製品によって異なります。そのためサーバー側で排出されるだろう熱量を想定して機種を選択する必要があります。
今回ご案内するCDU製品の冷却性能とそのサイズについては下記の通りです。
| CDU型番 | 冷却性能（公称値） | サイズ（mm） | 重量（乾燥重量／冷却水充填時） |
|---|---|---|---|
| RM100 | 100 kW | W445 x D830 x H175 | 53kg ／ --- |
| FS400 | 400 kW | W600 x D1042 x H1900 | 370kg ／ 398kg |
| FS1350 | 1350 kW | W900 x D1243 x H2069 | 650kg ／ 836kg |
CDU製品の説明
RM100
データセンターユーザ様向けエネルギー&スペース効率化冷却ソリューション（冷却能力:100kw）
製品特長
- マグドライブ、シールレスポンプ搭載
- 空運転でも損傷しない高信頼性ポンプを採用
- 可変ポンプ速度（最少300～最大4,200RPM）
- 二次側回路流量135L/min（機外差圧0.3bar時）
- 低圧力損失の部品並びに熱交換器を採用
- 低圧力損失用として32mm二次側ステンレス配管を採用
- 熱交換能力101kw、温度差（一次側/二次側）4℃下の最少温度差の熱交換能力を有する大型熱交換器を搭載
- 一次側/二次側配管配置最適化
- 二次側低充填化、冷却水自動充填機能
- リザーバタンク及び膨張タンク内50μ二次側大型フィルター内臓
- 設置性の容易、ノンスピルカップリング等の配管接続の選定可能（オプション）
- HMI 7インチタッチパネルディスプレー及びARM Cortex M7プロセッサー搭載制御ボード搭載
- RS485、TCP/IP経由によるModbus RTU通信
- DC電源装置により、広範囲のグローバルAC、DC入力電圧が可能
- トリプル冗長二次側水温センサー配備及び室温・湿度センサーを搭載
- CE、cULus（申請中）、RoHs&CB
FS400
データセンターユーザ様向けエネルギー&スペース効率化冷却ソリューション(冷却能力:400kw)
製品特長
- デュアルポンプ（CM15）並びにインバータ採用による冗長化
- 二次側回路流量450L/min（機外差圧2.0bar時）
- 低圧損失の部品（2.5”配管）並びに熱交換器を採用
- RS485で制御されるデュアルインバーターの採用により、シングル／デュアルポンプ運転モードの設定及びシームレスなポンプ切り替えを実現。装置ステータス情報やログデータ等を詳細にモニタリング
- 大型デュアル熱交換器を採用する事により冷却能力400kw時の最小温度差4.5度を実現
- 一次側／二次側配管配置最適化
- 自動注水及び通気機能を備えたオールステンレス配管（SUS304）を採用
- 運用中の保守性を考慮した大容量デュアル冗長二次側フィルター（50μ）、デュアル冗長一時側フィルター（500μ）を搭載
- 大容量デュアル冗長膨張タンクを搭載
- 配管接続方法（上配管接続、下配管接続）の選択可能
- 低重心による耐震・運搬時の安定性の確保
- HMI7インチタッチパネルディスプレー及びARM Cortex M7プロセッサー搭載の制御ボードを採用
- RS485、TCP/IP経由によるModbus RTU通信
- トリプル冗長二次側水温センサー及び圧力センサーを搭載
- ユーザー様の設置環境に合わせた多様な機能及びオプションを選択可能
- CE、cUL、IEC準拠(200V仕様UL申請中)
FS1350
データセンターユーザ様向けエネルギー＆スペース効率化冷却ソリューション(冷却能力:1350kw)
製品特長
- トリプルポンプ（CM15）並びにインバータ（トリプル）採用による冗長化
- 二次側回路流量1,200L/min（機外差圧2.44bar時）
- 低圧力損失の部品（4“配管）並びに熱交換器を採用
- RS485で制御されるトリプルインバーターの採用により、デュアル/トリプルポンプ運転モードの設定
- 及びシームレスなポンプ切り替えを実現。装置ステータス情報やログデータ等を詳細にモニタリング
- 大型デュアル熱交換器を採用する事により冷却能力1,368kw時の最小温度差4℃を実現
- 一次側/二次側配管配置最適化
- 自動注水及び通気機能を備えたオールステンレス配管（SUS304） を採用
- 運用中の保守性を考慮した大容量トリプル冗長二次側フィルター（50μ）を搭載
- 大容量トリプル冗長膨張タンクを搭載
- 配管接続方法（上配管接続、下配管接続）の選択可能
- 低重心による耐震・運搬時の安定性の確保
- HMI 7インチタッチパネルディスプレー及びARM Cortex M7プロセッサー搭載の制御ボードを採用
- RS485、TCP/IP経由によるModbus RTU通信
- トリプル冗長二次側水温センサー及び圧力センサーを搭載
- ユーザー様の設置環境に合わせた多様な機能及びオプションを選択可能
- CE、cUL（申請中）、IEC 準拠
水冷対応サーバーの製品紹介
テックウインドが提供する
インテル® サーバーシステムD50DNPファミリー
インテル® サーバーシステムD50DNPファミリーは、第4世代インテル® Xeon® スケーラブル・プロセッサー、またはインテル® Xeon® CPU Max シリーズを2個搭載可能なコンピュート・モジュールと、それらコンピュート・モジュールを2Uの筐体に収めることが可能なシャーシを利用するインテル® マルチノード・サーバー・システムです。
一般的なコンピューティングからHPCおよびAIワークロードの演算処理、またはアクセラレーター搭載のための専用モジュール等を用意しており、高い処理能力を必要とするニーズに合わせた高密度実装なサーバー製品です。
このインテル® サーバーシステムD50DNPファミリーには空冷専用のコンピュート・モジュール以外に水冷専用のコンピュート・モジュールを2種類用意しています。
- インテル® サーバーシステムD50DNP1MHCPLCコンピュート・モジュール
- インテル® サーバーシステムD50DNP1MFALLCアクセラレーション・モジュール
インテル® サーバーシステムD50DNP1MHCPLCコンピュート・モジュール
インテル® サーバーシステムD50DNP1MHCPLCコンピュート・モジュールは、CPU2台とDDR5メモリーを16枚搭載し、1U Half Widthのサイズの製品です。これをインテル® サーバーシステムD50DNPのシャーシに4台搭載することで2U4ノードの高密度実装なサーバーとして運用が可能です。
| 水冷コンピュート・モジュール | D50DNP1MHCPLC |
|---|---|
| 水冷コンピュート・モジュール・マザーボード | D50DNP1SB（デュアルCPUソケット） |
| CPU |
第４世代インテル® Xeon® スケーラブル・プロセッサー（最大60コア, 120スレッド, 112.5MBキャッシュ, TDP 350Wまでサポート） インテル® Xeon® CPU Max シリーズ（最大56コア, 112スレッド, 112.5MBキャッシュ, HBM2e 64GB, TDP350Wまでサポート） |
| チップセット | インテル® C741チップセット |
| メモリースロット | 16 DDR5 DIMM スロット |
| PCIe スロット | ロープロファイル PCIe5.0 x16スロット x2 |
| ストレージ | M.2 スロット (80/110mm, SATA/PCIe3.0 NVMe) x2 |
| ネットワーク | 10GBASE-T x1, 管理用ポート x1 |
| I/Oポート | USB3.0 x1, I/Oブレイクアウト・ケーブル・コネクタ(USB3.0 x2, VGAポート, シリアルポート) |
CPUは最新の第4世代インテル® Xeon® スケーラブル・プロセッサーと、HBM2eによる高帯域幅メモリーを搭載するインテル® Xeon® CPU Max シリーズの2種類を搭載可能です。
特に、水冷による高い冷却性能を得ることで、消費電力がTDP350Wと高いハイパフォーマンスなCPUへの対応や、水冷専用の型番として用意されているインテル® Xeon® Platinum 8470Q プロセッサーとインテル® Xeon® Gold 6458Q プロセッサーの2種類のCPUにも対応しております。
| インテル® Xeon® Platinum 8470Q プロセッサー | インテル® Xeon® Gold 6458Q プロセッサー | インテル® Xeon® CPU Max 9480 プロセッサー | インテル® Xeon® CPU Max 9462 プロセッサー | |
|---|---|---|---|---|
| コア数 | 52 | 32 | 56 | 32 |
| スレッド数 | 104 | 64 | 112 | 64 |
| ターボ・ブースト利用時の最大周波数 | 3.8 GHz | 4.0 GHz | 3.5 GHz | 3.5 GHz |
| プロセッサーベース動作周波数 | 2.1 GHz | 3.1 GHz | 1.9 GHz | 2.7 GHz |
| メモリーの種類 | DDR5-4800 | DDR5-4800 | DDR5-4800 | DDR5-4800 |
| 最大メモリーチャネル数 | 8 | 8 | 8 | 8 |
| HBM2e 64GB | N/A | N/A | ✓ | ✓ |
| 水冷専用 | ✓ | ✓ | N/A | N/A |
| TDP | 350 W | 350 W | 350 W | 350 W |
インテル® サーバーシステムD50DNP1MFALLCアクセラレーション・モジュール
インテル® サーバーシステムD50DNP1MHCPLCコンピュート・モジュールは、第4世代インテル® Xeon® スケーラブル・プロセッサー2台と、データセンター向けのGPU製品であるインテル® データセンター GPU Max シリーズを4台まとめて搭載したインテル® サーバーシステムD50DNP1MFALLCアクセラレーション・モジュールを予定しております。
| 水冷コンピュート・モジュール | D50DNP1MFALLC |
|---|---|
| 水冷コンピュート・モジュール・マザーボード | D50DNP1SB（デュアルCPUソケット） |
| CPU |
第4世代インテル® Xeon® スケーラブル・プロセッサー（最大60コア, 120スレッド, 112.5MBキャッシュ, TDP 350Wまでサポート） インテル® Xeon® CPU Max シリーズ（最大56コア, 112スレッド, 112.5MBキャッシュ, HBM2e 64GB, TDP350Wまでサポート） |
| チップセット | インテル®C741チップセット |
| メモリースロット | 16 DDR5 DIMM スロット |
| PCIe スロット | ロープロファイル PCIe5.0 x16スロット x2 |
| ストレージ | M.2 スロット (80/110mm, SATA/PCIe3.0 NVMe) x2 |
| ネットワーク | 10GBASE-T x1, 管理用ポート x1 |
| I/Oポート | USB3.0 x1, I/Oブレイクアウト・ケーブル・コネクタ(USB3.0 x2, VGAポート, シリアルポート) |
| インテル® データセンター GPU MAX シリーズ・アクセラレーター・モジュール・キャリア・ベースボード | DNPLCPVCCBB（インテル® データセンター GPU MAX シリーズのOAM搭載ボード） |
この水冷コンピュート・モジュールに搭載可能なインテル® データセンターGPU Maxシリーズは下記の製品を予定しております。
| インテル® データセンター GPU MAX 1550 | インテル® データセンター GPU MAX 1350 | |
|---|---|---|
| Form Factor | OAM | OAM |
| Xe-core | 128 | 112 |
| メモリー | HBM2E 128 GB | HBM2E 96 GB |
| キャッシュ (L1, L2) | L1 64 MB | L1 48 MB |
| L2 408 MB | L2 216 MB | |
| Max TDP | 600 W | 450 W |
| ホスト・インターコネクト | PCIe Gen5 | PCIe Gen5 |
| 物理ポート | Xe Link 53 GB/s 16 ports |
Xe Link 53 GB/s 16 ports |
このように、水冷対応のインテル® サーバーシステムD50DNPファミリーを選択することにより、最新で最大のパフォーマンスを発揮できるCPUを高密度時実装されたサーバーとして運用が可能になります。
これら水冷ソリューションや水冷対応サーバー製品について、更にお話を聞きたいということでしたら、ぜひテックウインドまでご連絡ください。
ビジネスに必要なサービスを提供いたします